(57)【要約】【課題】  可動電極を配置することで駆動電圧を小さくすることが可能な光学装置を提供する。【解決手段】  光学装置２は、基板１２と可動ミラー４２と可動電極層２４と規制部３０ａ，３０ｂを備えている。基板１２と可動ミラー４２と可動電極層２４には、それぞれ電極が形成されている。規制部３０ａ，３０ｂを配置することによって、外力が作用したときに可動電極層２４が上方向に変位し、可動電極層２４と基板１２との間の電極間距離が大きくなることを禁止することができる。可動電極層２４を配置することによって、基板１２と可動ミラー４２との間の電極間距離を２区画に分割し、基板１２と可動ミラー４２との間の電極間距離を小さくすることができる。可動ミラー４２を傾斜させるための駆動電圧を小さく抑えることができる。【選択図】図１
2010039033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームの反射方向を変える光学装置であり、
基板と支持部と可動ミラーと可動電極と規制部と第１アクチュエータと第２アクチュエータを備えており、
前記支持部は、前記基板から上方に伸びており、
前記可動ミラーは、前記支持部に連なっており、前記基板から間隙を隔てた高さを前記基板に対向して伸びており、前記基板と反対側に反射面が形成されており、前記可動ミラーの自由端側に前記基板に向かう吸引力を加えるとその自由端が前記基板に近づく方向に傾斜し、
前記可動電極は、前記支持部に連なっており、前記可動ミラーと前記基板の間の高さを前記基板に対向して伸びており、前記可動電極の自由端側に前記基板に向かう吸引力を加えるとその自由端が前記基板に近づく方向に変位し、
前記規制部は、前記基板から上方に伸びている部分と、前記可動電極の前記自由端の上方に位置して前記可動電極の前記自由端が前記基板から離反することを規制する部分を備えており、
前記第１アクチュエータは、前記可動ミラーの前記自由端側を前記可動電極に向けて吸引する吸引力を発生し、
前記第２アクチュエータは、前記可動電極に吸引された前記可動ミラーの前記自由端側と前記可動電極の前記自由端側の少なくとも一方を、前記基板に向けて吸引する吸引力を発生する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記可動電極は、可動梁と板状部を備えており、
前記可動梁は、前記支持部と前記板状部を接続しており、
前記板状部は、前記可動梁に接続されている一端側から、前記支持部から遠ざかる方向に伸びており、
前記第２アクチュエータが前記吸引力を発生すると、前記可動梁が前記基板に近づく方向に屈曲し、これに伴って前記板状部が前記基板に近づく方向に変位する
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記可動電極は、前記板状部の前記支持部側の一辺と前記可動梁とによって画定されている切欠きを備えており、
前記基板は、前記切欠きの形成範囲内において、前記基板と前記可動ミラーの間の高さに至るまで、前記基板から上方に伸びている凸部を備えており、
前記第２アクチュエータの少なくとも一部が、前記可動ミラーと前記凸部の上面の間に吸引力を発生する
ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第２アクチュエータの少なくとも一部が、前記可動電極の前記自由端側を前記基板に向けて吸引する前記吸引力を発生し、
前記可動ミラーと前記可動電極の高さ方向の距離が、前記可動電極と前記基板の高さ方向の距離よりも小さい
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記可動ミラーは、前記支持部の一方側と他方側に伸びており、前記一方側に伸びる部分が前記基板に近づく方向に傾斜すると、前記他方側に伸びる部分が前記基板から遠ざかる方向に傾斜し、前記他方側に伸びる部分が前記基板に近づく方向に傾斜すると、前記一方側に伸びる部分が前記基板から遠ざかる方向に傾斜し、
前記可動電極は、前記支持部の前記一方側と前記他方側に伸びており、
前記規制部は、前記可動電極の前記一方側と前記他方側のそれぞれに存在しており、
前記第１アクチュエータは、前記一方側と前記他方側のいずれかの前記自由端側に前記吸引力を発生し、
前記第２アクチュエータは、前記第１アクチュエータと同じ側の前記自由端側に前記吸引力を発生する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項６】
光ビームの反射方向を変える光学装置であり、
基板と支持部と可動ミラーと可動電極と中間固定電極と第１アクチュエータと第２アクチュエータと第３アクチュエータを備えており、
前記支持部は、前記基板から上方に伸びており、
前記可動ミラーは、前記支持部に連なっており、前記基板から間隙を隔てた高さを前記基板に対向して伸びており、前記基板と反対側に反射面が形成されており、前記可動ミラーの自由端側に前記基板に向かう吸引力を加えるとその自由端が前記基板に近づく方向に傾斜し、
前記可動電極は、前記支持部に連なっており、前記可動ミラーと前記基板の間の高さを前記基板に対向して伸びており、前記可動電極の自由端側に前記基板に向かう吸引力を加えるとその自由端が前記基板に近づく方向に変位し、
前記中間固定電極は、前記可動電極の近傍に存在しており、前記可動電極と同じ高さ又は前記可動電極よりも下方に固定されている電極を備えており、
前記第１アクチュエータは、前記可動ミラーの前記自由端側を前記可動電極に向けて吸引する吸引力を発生し、
前記第２アクチュエータは、前記可動電極に吸引された前記可動ミラーの前記自由端側と前記可動電極の前記自由端側の少なくとも一方を、前記基板に向けて吸引する吸引力を発生し、
前記第３アクチュエータは、前記第１アクチュエータが発生する前記吸引力によって、前記可動ミラーが前記可動電極から所定範囲内の高さに到達するまで、前記可動電極の前記自由端側と前記中間固定電極との間に吸引力を発生する
ことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームの反射方向を変える光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、基板と可動ミラーを備えており、可動ミラーを湾曲させることによって光ビームの反射方向を変える光学装置が開示されている。可動ミラーを大きく湾曲させるためには、可動ミラーと基板間に大きな距離を確保しておかなければならない。しかるに、可動ミラーと基板間に大きな距離を形成すると、可動ミラーを基板に向けて吸引する吸引力が小さくなってしまう。すなわち、可動ミラーと基板間の距離が増大すると、基板側の電極と可動ミラー側の電極間に印加する電圧が同じであれば、電極間に発生する吸引力が低下してしまう。可動ミラーを大きく湾曲させるために可動ミラーと基板間の距離を大きくすると、可動ミラー側の電極と基板側の電極間に印加する電圧を高くしなければならない。
特許文献１の光学装置では、基板と可動ミラーの間の高さに、可動電極を配置する。可動ミラーと可動電極と基板のそれぞれに電極が形成されている。可動ミラーと可動電極との間に吸引力を発生させると、可動ミラーが可動電極に近づく方向に湾曲する。可動電極と基板との間に吸引力を発生させると、可動電極が基板に近づく方向に湾曲する。可動電極が基板に近づく方向に湾曲すれば、可動電極に吸引されている可動ミラーは、基板にさらに近づく方向に湾曲する。可動ミラーを大きく湾曲させることで、光ビームの進行方向を大きく変えることができる。
特許文献１の光学装置では、可動電極を配置することによって可動ミラーと基板との間の電極間距離を分割し、可動ミラーと可動電極との間の電極間距離、ならびに可動電極と基板との間の電極間距離を短くしている。これによって、可動ミラーを湾曲させるために必要な電圧を低下させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２-２７７７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術説明には不自然な点がある。特許文献１では、可動ミラーと可動電極との間に吸引力を発生させると、可動電極は変位せずに可動ミラーのみが可動電極に向けて湾曲するという説明がなされている。また、可動電極は可動ミラーよりも剛性が小さいとも記載されている。
しかしながら、可動ミラーと可動電極の間に吸引力を発生させた際に、剛性の小さい可動電極が湾曲せず、剛性の高い可動電極のみが湾曲するという状況は考えにくい。実際には可動電極も可動ミラーに向けて湾曲すると考えられる。可動電極が可動ミラーに向けて湾曲すれば、可動電極が基板から離れてしまう。すると、可動電極を基板に吸引するための電極対に印加する必要のある電圧を小さくする効果が軽減されてしまう。即ち、特許文献１の光学装置では、可動電極を利用していても、可動ミラーを湾曲させるために必要な駆動電圧を十分に低下させることができない。
【０００５】
本発明では、可動電極を配置することによって必要な駆動電圧を十分に小さくすることが可能な光学装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書によって開示される技術は、光ビームの反射方向を変える光学装置に関する。この光学装置は、基板と支持部と可動ミラーと可動電極と規制部と第１アクチュエータと第２アクチュエータを備えている。
支持部は、基板から上方に伸びている。
可動ミラーは、支持部に連なっており、基板から間隙を隔てた高さを基板に対向して伸びている。可動ミラーの基板と反対側の面に反射面が形成されている。可動ミラーは、支持部から自由端に向けて伸びており、自由端側に基板に向かう吸引力を加えると、その自由端が基板に近づく方向に傾斜する。
可動電極は、支持部に連なっており、可動ミラーと基板の間の高さを基板に対向して伸びている。可動電極は、支持部から自由端に向けて伸びており、自由端側に基板に向かう吸引力を加えると、その自由端が基板に近づく方向に変位する。
規制部は、基板から上方に伸びている部分と、可動電極の自由端の上方に位置して可動電極の自由端が基板から離反することを規制する部分を備えている。
第１アクチュエータは、可動ミラーの自由端側を可動電極に向けて吸引する吸引力を発生する。
第２アクチュエータは、
（１）可動電極に吸引された可動ミラーの自由端側
（２）可動電極の自由端側
のうち、少なくとも一方を、基板に向けて吸引する吸引力を発生する。
【０００７】
第１アクチュエータによって吸引力が発生すると、可動ミラーの自由端側に可動電極に向かう吸引力（即ち下方向への力）が作用する。その反作用として、可動電極の自由端側に可動ミラーに向かう吸引力（即ち上方向への力）が作用する。しかしながら、可動電極の自由端の上方に規制部が存在しているために、可動電極は上方向に変位することができない。このために、第１アクチュエータによって吸引力が発生すると、可動ミラーのみが下方向に傾斜する。このとき、可動ミラーの自由端が可動電極に当接するまで傾斜してもよいし、当接するまでは傾斜しなくてもよい。
可動ミラーが傾斜する前の可動ミラーと可動電極の高さ方向の距離は、可動ミラーと基板の高さ方向の距離よりも小さく、電極対に印加する駆動電圧が小さくても、可動ミラーの自由端を可動電極に向けて吸引するだけの吸引力が得られる。
【０００８】
第２アクチュエータが前記（１）の吸引力を発生する場合、可動ミラーは既に傾斜しており、第２アクチュエータを構成する電極対の電極間距離は小さくなっている。すなわち、第２アクチュエータで吸引するときの可動ミラーと基板の高さ方向の距離は、傾斜前の可動ミラーと基板の高さ方向の距離よりも小さく、電極対に印加する駆動電圧が小さくても、可動ミラーの自由端側を基板に向けて吸引するだけの吸引力が得られる。
第２アクチュエータは、可動電極を利用せずに可動ミラーと基板との間に必要な吸引力を発生させるのに必要な駆動電圧よりも小さい駆動電圧で可動ミラーを傾斜させることができる。可動電極と規制部と第１アクチュエータと第２アクチュエータを組み合わせることによって、各々のアクチュエータを構成する電極間距離を小さくし、可動ミラーを大きく屈曲させるために必要とされる駆動電圧を低減することができる。
前記（１）の吸引力が発生すると、可動電極の自由端は、可動ミラーの更なる傾斜に追従して基板に近づく方向に変位する。このとき、可動電極の自由端が基板に当接するまで変位してもよいし、当接しなくてもよい。
【０００９】
第２アクチュエータが前記（２）の吸引力を発生する場合、可動電極の自由端が基板に近づく方向に変位する。第１アクチュエータによって可動ミラーが可動電極に引き付けられているために、その可動電極の自由端が基板に近づく方向に変位すると、これに伴って可動ミラーも基板に近づく方向にさらに傾斜する。
第２アクチュエータが前記（２）の吸引力を発生する場合、第２アクチュエータを構成する電極対の電極間距離は小さい。すなわち、可動電極と基板の高さ方向の距離は、可動ミラーと基板の高さ方向の距離よりも小さく、電極対に印加する駆動電圧が小さくても、可動電極の自由端を基板に向けて吸引するだけの吸引力が得られる。
第２アクチュエータは、可動電極を利用することによって可動ミラーと基板との間に必要な吸引力を発生させるのに必要な駆動電圧よりも小さい駆動電圧で可動ミラーを傾斜させることができる。可動電極と規制部と第１アクチュエータと第２アクチュエータを組み合わせることによって、各々のアクチュエータを構成する電極間距離を小さくし、可動ミラーを大きく屈曲させるために必要とされる駆動電圧を低減することができる。
【００１０】
可動電極は、可動梁と板状部を備えていてもよい。この場合、可動梁は、支持部と板状部を接続しており、板状部は、可動梁に接続されている一端から、支持部から遠ざかる方向に伸びている。この場合、第２アクチュエータが吸引力を発生すると、可動梁が基板に近づく方向に屈曲し、これに伴って板状部が基板に近づくように変位する。
柔軟な可動梁を配置することで、可動電極の剛性を小さくすることができる。これによって、可動電極の自由端を基板に近づく方向に変位させるために必要な吸引力（第２アクチュエータに必要とされる吸引力）を小さくすることができ、駆動電圧を低減することができる。
【００１１】
可動電極は、板状部の支持部側の一辺と可動梁とによって画定されている切欠きを備えていてもよい。その場合、基板は、その切欠きの形成範囲内において、基板と可動ミラーとの間の高さに至るまで、基板から上方に伸びている凸部を備えていてもよい。この場合、第２アクチュエータの少なくとも一部が、可動ミラーと凸部の上面の間に吸引力を発生させる。なお、この吸引力は、上記の吸引力（１）（即ち、可動ミラーと基板との間の吸引力）の一部でもある。
【００１２】
可動ミラーと凸部の上面との電極間距離は、可動ミラーと基板（凸部以外）との電極間距離よりも小さい。このために、凸部を配置することで、前記（１）の吸引力を得るのに必要な駆動電圧を低減することができる。特に、可動ミラーのうちの支持部に近い部分（即ち、固定端に近い部分）と凸部との間にも吸引力を発生することができる。この部分は、固定端からの距離が近いために可動ミラーを傾斜させるためのトルクを得るには大きい吸引力が必要である。凸部を配置することによって電極間距離を小さくすることで、大きい吸引力を得るための駆動電圧を低減することができる。
【００１３】
第２アクチュエータの少なくとも一部が、可動電極の自由端側を基板に向けて吸引する吸引力（即ち、前記（２）の吸引力）を発生してもよい。この場合、可動ミラーと可動電極の高さ方向の距離が、可動電極と基板の高さ方向の距離よりも小さいことが好ましい。この構成によると、可動ミラーと可動電極間の電極対と、可動電極と基板間の電極対に、同じ電圧を同時に印加しても電極間距離の小さい方（即ち、可動ミラーと可動電極の間）に大きい吸引力を発生させることができる。可動ミラーと可動電極との間に大きい吸引力を発生させることで、可動電極が可動ミラーよりも先に基板に近づく方向に変位することを禁止することができる。即ち、電極間距離を調整することにより、１系統の簡単な電気回路を用いることで、可動電極が可動ミラーよりも先に基板に向けて変位することを禁止することができる。第１アクチュエータと第２アクチュエータを別々に制御する必要がない。
【００１４】
可動ミラーは、支持部の両側に伸びていてもよい。すなわち、一方側と他方側に伸びていてもよい。この場合、一方側に伸びる部分が基板に近づく方向に傾斜すると、他方側に伸びる部分が基板から遠ざかる方向に傾斜するようにする。また他方側に伸びる部分が基板に近づく方向に傾斜すると、一方側に伸びる部分が基板から遠ざかる方向に傾斜するようにする。
この場合、可動電極もまた支持部の両側に伸びていてもよい。すなわち、支持部の一方側と他方側に伸びていてもよい。この場合、規制部は、可動電極の一方側と他方側のそれぞれに設ける。この場合、第１アクチュエータは、一方側と他方側のいずれかの自由端側に吸引力を発生させる。第２アクチュエータは、第１アクチュエータと同じ側の自由端側に吸引力を発生させる。
【００１５】
この構成によると、可動ミラーは支持部の一方側と他方側の両側に変位することができる。例えば、可動ミラーが一方側に変位したときの変位角度がθであり、他方側に変位したときの変位角度がθである場合、可動ミラーを一方側と他方側とに変位させることで２θの変位角度を得ることができる。可動ミラーを大きく変位させることができ、光ビームの進行方向を大きく変えることができる。
【００１６】
本明細書では、以下の光学装置も提供する。この光学装置は、基板と支持部と可動ミラーと可動電極と中間固定電極と第１アクチュエータと第２アクチュエータと第３アクチュエータを備えている。この光学装置は、可動電極が可動ミラーに近づく方向に変位することを規制する部分が上記の光学装置と異なっており、その他の部分については上記の光学装置と同様である。このために、上記の光学装置と同様の部分については重複説明を省略する。
中間固定電極は、可動電極の近傍に存在している。中間固定電極は、可動電極と同じ高さ又は可動電極よりも下方に固定されている電極を備えている。
第３アクチュエータは、第１アクチュエータが発生する吸引力によって、可動ミラーが可動電極から所定範囲内の高さに到達するまで、可動電極と中間固定電極との間に吸引力を発生する。
【００１７】
この構成によると、第３アクチュエータが発生する吸引力によって可動電極を中間固定電極側に引き付けることによって、可動電極が上方に変位することを禁止することができる。第１アクチュエータが発生する吸引力によって可動ミラーが可動電極に近づくと、第３アクチュエータへの印加を停止することが好ましい。これによって、第２アクチュエータの駆動電圧を大きくすることなく、可動電極を下方に変位させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
第２アクチュエータが前記（２）の吸引力を発生する場合、可動電極が可動ミラーよりも先に基板に向けて変位しないように対策することが好ましい。可動ミラーが可動電極に近づくよりも先に可動電極が基板に近づく方向に変位してしまうと、可動ミラーと可動電極の間の電極間距離が大きくなってしまい、可動ミラーを可動電極に近づく方向に傾斜させるための第１アクチュエータに印加する必要のある駆動電圧が大きくなってしまう可能性がある。
【００１９】
可動電極が可動ミラーよりも先に変位することを禁止する方法については特に限定されない。例えば、第１アクチュエータの作動タイミングと第２アクチュエータの作動タイミングの間に時差を設けてもよい。例えば第１アクチュエータによって可動ミラーを可動電極に近づけた後に、第２アクチュエータを作用させてもよい。また、第１アクチュエータと第２アクチュエータが発生する吸引力の大きさを制御してもよい。例えば、第１アクチュエータに第２アクチュエータよりも大きい吸引力を発生させてもよい。
【００２０】
第２アクチュエータは、前記（１）と（２）の吸引力の一方を発生するものであってもよいし、双方を発生するものであってもよい。双方の吸引力を発生することが好ましい。これによって、それぞれの吸引力を小さくしても可動ミラーを基板に近づく方向に傾斜させるために必要な吸引力を得ることができる。それぞれの吸引力を小さくすることで、駆動電圧を低減することができる。
【００２１】
可動ミラーと基板との間に、複数の可動電極を積層してもよい。この場合、可動電極同士の間に間隔を空けておく。これによって、吸引力を発生する電極間距離をさらに小さくすることができ、可動ミラーを大きく屈曲させるための駆動電圧を一層に低減させることができる。
【００２２】
可動ミラーの構成については特に限定されない。可動ミラーは、例えば幅の細い梁と、その梁の先端に固定された剛性の高い板状部を備えていてもよい。この場合、細い梁の部分が屈曲ないし捩れ、これに伴って板状部が傾斜する。あるいは、可動ミラーが剛性の低い膜で構成される板状部を備えており、板状部自体が屈曲して基板に対して傾斜してもよい。可動梁の構成については特に限定されない。例えば、曲げ梁であってもよいし、捻じり梁であってもよいし、曲げ梁と捻じり梁を組合せたものであってもよい。
なお、ここでいう屈曲という用語は最も広義に解釈されるべき概念である。屈曲点が１点以上存在していればよく、屈曲点が無限に存在して全体として湾曲することをも含む概念である。
可動ミラーの反射面の形成方法については特に限定されない。反射面は、例えばシリコン層の上面（即ち、基板と反対側の面）に金属膜を形成させたものであってもよい。あるいは可動ミラー自体の上面を反射面としてもよい。
【００２３】
可動電極の構成については特に限定されない。可動電極は、例えば幅の細い梁と、その梁の先端に固定された剛性の高い板状部を備えていてもよい。この場合、細い梁の部分が屈曲ないし捩れ、これに伴って板状部が変位する。あるいは、可動電極が剛性の低い膜で構成される板状部を備えており、板状部自体が基板に近づく方向に屈曲してもよい。可動梁の構成については特に限定されない。例えば、曲げ梁であってもよいし、捻じり梁であってもよいし、曲げ梁と捻じり梁を組合せたものであってもよい。
規制部の構成については特に限定されない。
【００２４】
第１アクチュエータと第２アクチュエータの各々は、電極対で構成されている。各電極の構成については特に限定されない。可動ミラーは、例えばシリコン膜の表面に電極として機能する金属膜を形成したものでもよい。またはシリコン膜の上面に金属膜を形成し、反射膜と電極の両方の機能を兼ねさせてもよい。また、可動ミラーが導電性の材料で構成されており、可動ミラー自体が電極として機能してもよい。
可動電極は、例えばシリコン膜の表面に、電極として機能する金属膜を形成したものでもよい。また、可動電極が導電性の材料で形成されており、可動電極自体が電極として機能してもよい。
基板の表面に、電極として機能する金属膜を形成してもよい。あるいは基板の表面に導電性領域を形成してもよい。
【００２５】
可動ミラーが可動電極に当接したときに電気回路が短絡することを禁止するために、可動ミラーと可動電極が当接する部分の少なくともいずれか一方側に絶縁体が形成されていてもよい。
可動電極が基板に当接したときに電気回路が短絡することを禁止するために、可動電極と基板が当接する部分の少なくともいずれか一方側に絶縁体が形成されていてもよい。
【００２６】
第２アクチュエータが凸部の上面と可動ミラーとの間に吸引力を発生させるとき、可動電極と基板との間の吸引力（即ち、上記の吸引力（２））を発生させるか否かについては特に限定されない。しかし、凸部の上面と可動ミラーの間と、可動電極と基板との間の両方に吸引力を発生するほうが好ましい。これによって、それぞれの吸引力を小さくしても可動ミラーを基板に近づく方向に屈曲させるために必要な吸引力を得ることができる。それぞれの吸引力を小さくすることで、駆動電圧を低減することができる。
また、本明細書で提供する光学装置を１つの光学素子として、複数の光学素子を１次元又は２次元に配列してもよい。
【００２７】
以下に説明する実施例の主要な特徴を整理しておく。
（特徴１）可動ミラーはシリコン膜で形成されている。シリコン膜の上面に反射膜が形成されており、シリコン膜の下面に電極が形成されている。
（特徴２）可動電極はシリコン膜で形成されている。シリコン膜の上面に電極が形成されている。
【実施例】
【００２８】
（第１実施例）
図面を参照して実施例を説明する。図１は、光学装置２の概略縦断面図を示す。光学装置２は、基板１２と支持部１９と可動ミラー４２と可動電極層２４と規制部３０ａ，３０ｂと電極１０ａ，１０ｂ，１６ａ，１６ｂ，３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂとを備えている。矢印Ｄ１は光学装置２の右側を示し、矢印Ｄ２は光学装置２の左側を示す。可動ミラー４２は、支持部１９のＤ１側に伸びている部分４２ａとＤ２側に伸びている部分４２ｂを備えている。可動電極層２４は、支持部１９のＤ１側に伸びている部分２４ａとＤ２側に伸びている部分２４ｂを備えている。
【００２９】
図２は、光学装置２のＤ１側の概略斜視図を示す。なお、図２は光学装置２の構成を分かりやすく説明するためのものであり、図１の寸法を完全に反映するものではない。図２以降の斜視図でも同様である。図２では、光学装置２のＤ２側はＤ１側と同様の構成であるので省略して示している。また、分かりやすくするために、Ｄ１側に存在している可動ミラー４２と電極３４ａと規制部３０ａを省略して示している。矢印Ｄ３，Ｄ４は、基板１２に平行な面内で矢印Ｄ１，Ｄ２に直交している。矢印Ｄ３は手前側を示し、矢印Ｄ４は奥側を示している。
【００３０】
支持部１９は、部分１８ａ，１８ｂを備えている。部分１８ａは、基板１２から高さＬ１まで上方に伸びている。部分１８ｂは部分１８ａの上面に固定されており、部分１８ａから高さ（Ｌ１＋Ｌ２）まで上方に伸びている。部分１８ｂのＤ３−Ｄ４方向の幅は、部分１８ａのそれよりも狭い。
【００３１】
基板１２は、凸部１４ａ，１４ｂを備えている。凸部１４ａ，１４ｂは基板１２から高さＬ１まで上方に伸びている。凸部１４ａは部分１８ａのＤ１側に連続している。凸部１４ｂは部分１８ｂのＤ２側に連続している。部分１８ａと凸部１４ａ，１４ｂは一体であるということもできる。凸部１４ａの上面には電極１６ａが形成されている。凸部１４ｂの上面には電極１６ｂが形成されている。
【００３２】
可動電極層２４は、梁２０ａ，２０ｂ，２０ｃ１，２０ｃ２と板状部２２ａ，２２ｂを備えている。梁２０ｃ１，２０ｃ２はＤ３−Ｄ４方向に同一線上に伸びている。梁２０ｃ１は一端が支持部１９の部分１８ａのＤ３側の端部に固定されており、その一端からＤ３側に伸びている。梁２０ｃ２は一端が支持部１９の部分１８ａのＤ４側の端部に固定されており、その一端からＤ４側に伸びている。梁２０ｃ１の外側の端部は、凸部１４ａ，１４ｂのＤ３側の端部よりもＤ３側にまで伸びている。梁２０ｃ２の外側の端部は、凸部１４ａ，１４ｂのＤ４側の端部よりもＤ４側にまで伸びている。
【００３３】
梁２０ａは、凸部１４ａ，１４ｂのＤ３側の端部よりもＤ３側を、Ｄ１−Ｄ２方向に伸びている。梁２０ｂは、凸部１４ａ，１４ｂのＤ４側の端部よりもＤ４側を、Ｄ１−Ｄ２方向に伸びている。梁２０ａの長手方向の中心部が、梁２０ｃ１の外側の端部に固定されている。梁２０ｂの長手方向の中心部が、梁２０ｃ２の外側の端部に固定されている。梁２０ａ，２０ｂは、凸部１４ａのＤ１側の端部よりもＤ１側を伸びている。梁２０ａ，２０ｂは、凸部１４ｂのＤ２側の端部よりもＤ２側を伸びている。
【００３４】
板状部２２ａ，２２ｂは、Ｌ１の高さを基板１２に平行に伸びている。板状部２２ａは凸部１４ａよりもＤ１側に存在している。板状部２２ｂは凸部１４ｂよりもＤ２側に存在している。板状部２２ａのＤ２側の端部は、梁２０ａ，２０ｂのＤ１側の一端に、Ｄ３−Ｄ４方向に間隔を空けて固定されている。板状部２２ｂのＤ１側の端部は、梁２０ａ，２０ｂのＤ２側の一端に、Ｄ３−Ｄ４方向に間隔を空けて固定されている。
【００３５】
可動電極層２４には、板状部２２ａの支持部１９側の一辺と可動梁２０ａ，２０ｂとによって画定されている切欠きが形成されている。その切欠きの形成範囲内に、凸部１４ａが形成されている。同様に、可動電極層２４には、板状部２２ｂの支持部１９側の一辺と可動梁２０ａ，２０ｂとによって画定されている切欠きが形成されている。その切欠きの形成範囲内に、凸部１４ｂが形成されている。
板状部２２ａに下方向の外力が作用すると、梁２０ｃ１，２０ｃ２がＤ１側に捻じれ、梁２０ａ，２０ｂが柔軟に湾曲する。これに伴って板状部２２ａは基板１２に近づく方向に変位する。板状部２２ｂに下方向の外力が作用すると、梁２０ｃ１，２０ｃ２がＤ２側に捻じれ、梁２０ａ，２０ｂが柔軟に湾曲する。これに伴って板状部２２ｂは基板１２に近づく方向に変位する。
【００３６】
なお、可動電極層２４の構成については特に限定されない。特に、可動電極層２４の梁の構成については限定されない。可動電極層２４は上記のように捻じり梁と曲げ梁の両方を用いて変位してもよいし、曲げ梁のみを用いて変位してもよいし、捻じり梁のみを用いて変位してもよい。また、可動電極層２４のＤ１側とＤ２側とにそれぞれ独立した梁を備えていてもよい。これによって、例えば可動電極層２４のＤ１側の部分２４ａが変位するときに、Ｄ２側の梁及び板状部の影響を受けない。Ｄ１側とＤ２側とを独立して変位させることで、柔軟性を向上させることができ、駆動電圧を低減することができる。また、梁の構成に合わせて、凸部１４ａ，１４ｂの位置や形状を調整してもよい。
【００３７】
板状部２２ａの上面に電極３２ａが形成されている。板状部２２ｂの上面に電極３２ｂが形成されている。凸部１４ａ，１４ｂに形成されている電極１６ａ，１６ｂと、可動電極層２４に形成されている電極３２ａ，３２ｂは、基板から同じ高さＬ１に形成されている。
なお可動電極層２４に電極を形成させる方法については特に限定されない。板状部２２の上面に金属膜（例えばアルミニウム膜）を形成してもよい。あるいは、可動電極層２４自体を導電性材料で形成してもよい。例えば、不純物を含むシリコン単結晶で可動電極層２４を形成してもよい。
【００３８】
基板１２のＤ１側の上面において、可動電極層２４の電極３２ａに対向する位置に電極１０ａが形成されている。基板１２のＤ２側の上面において、可動電極層２４の電極３２ｂに対向する位置に電極１０ｂが形成されている。電極３２ａと電極１０ａとの電極間距離はＬ１である。電極３２ｂと電極１０ｂとの電極間距離はＬ１である。
【００３９】
図３は、可動ミラー４２の斜視図を示す。可動ミラー４２は、梁４０ａ，４０ｂ，４０ｃ１，４０ｃ２と板状部３６ａ，３６ｂを備えている。梁４０ｃ１，４０ｃ２はＤ３−Ｄ４方向に同一線上に伸びている。梁４０ｃ１は一端が支持部１９の部分１８ｂのＤ３側の端部に固定されており、その一端からＤ３側に伸びている。梁４０ｃ２は一端が支持部１９の部分１８ｂのＤ４側の端部に固定されており、その一端からＤ４側に伸びている。
【００４０】
梁４０ａ，４０ｂはＤ１−Ｄ２方向に伸びている。梁４０ａの長手方向の中心部が梁４０ｃ１の外側の端部に固定されている。梁４０ｂの長手方向の中心部が梁４０ｃ２の外側の端部に固定されている。板状部３６ａは支持部１９の部分１８ｂよりもＤ１側に存在している。板状部３６ｂは支持部１９の部分１８ｂよりもＤ２側に存在している。板状部３６ａのＤ２側の端部は、梁４０ａ，４０ｂのＤ１側の一端に、Ｄ３−Ｄ４方向に間隔を空けて固定されている。板状部３６ｂのＤ１側の端部は、梁４０ａ，４０ｂのＤ２側の一端に、Ｄ３−Ｄ４方向に間隔を空けて固定されている。梁４０ａ，４０ｂは板状部３６ａ，３６ｂと一体であるということもできる。
【００４１】
梁４０ａ，４０ｂは厚みが板状部３６ａ，３６ｂと同一であるため、剛性が高い。このために板状部３６ａ，３６ｂに下方向の外力が作用しても、梁４０ａ，４０ｂは湾曲しない。外力が作用すると、板状部３６ａ，３６ｂと梁４０ａ，４０ｂは、平面形状を維持したまま傾斜する。可動ミラー４２のＤ１側の端部（自由端）に下方向に外力が作用すると、梁４０ｃ１，４０ｃ２がＤ１側に捻じられる。可動ミラー４２のＤ２側の端部（自由端）に下方向に外力が作用すると、梁４０ｃ１，４０ｃ２がＤ２側に捻じられる。
【００４２】
なお、可動ミラー４２の構成については特に限定されない。特に、可動ミラー４２の梁の構成については限定されない。可動ミラー４２は、上記のように捻じり梁のみを用いて変位してもよいし、曲げ梁のみを用いて変位してもよいし、捻じり梁と曲げ梁の両方を用いて変位してもよい。また、捻じり梁を使用するとき、上記のように捻じり梁の中央を支持部１８ｂに固定してもよいし、捻じり梁の両端を基板１２から上方に伸びている別の支持部材に固定してもよい。
【００４３】
板状部３６ａの上面に反射膜３８ａが形成されている。板状部３６ｂの上面に反射膜３８ｂが形成されている。反射膜３８ａ，３８ｂの表面上で光ビームを反射することができる。板状部３６ａの下面に電極３４ａが形成されている。板状部３６ｂの下面に電極３４ｂが形成されている。可動ミラー４２の電極３４ａは、凸部１４ａの電極１６ａと可動電極層２４の電極３２ａに対向する位置に形成されている。可動ミラー４２の電極３４ｂは、凸部１４ｂの電極１６ｂと可動電極層２４の電極３２ｂに対向する位置に形成されている。
【００４４】
なお、可動ミラー４２に電極を形成させる方法については特に限定されない。板状部の上面に金属膜（例えばアルミニウム膜）を形成してもよい。あるいは、反射膜と電極を兼ねる膜を板状部３６ａ，３６ｂの上面に形成させてもよい。あるいは、可動ミラー４２を導電性材料で形成してもよい。例えば不純物を含むシリコン単結晶で可動ミラー４２を形成してもよい。
【００４５】
図１に示すように、電極３４ａと電極３２ａとの電極間距離（即ち、電極３４ａと電極１６ａとの電極間距離）は幅Ｌ３である。電極３４ｂと電極３２ｂとの電極間距離（即ち、電極３４ｂと電極１６ｂとの距離）は幅Ｌ３である。幅Ｌ３は、幅Ｌ１よりも小さい。
【００４６】
規制部３０ａは、部分２６ａ，２８ａを備えている。部分２６ａは、基板１２のＤ１側の端部から高さ（Ｌ１＋Ｌ２）まで上方に伸びている。部分２８ａは、高さＬ１から上方向に伸びている。部分２８ａのＤ１側の端部は、部分２６ａのＤ２側の端部に固定されている。部分２８ａの下端は、可動電極層２４に外力が作用していないとき、可動電極層２４の板状部２２ａの上面に当接している。この構成によると、板状部２２ａは、上方向の外力が作用しても部分２６ａに押さえつけられて上方向に変位することができない。規制部３０ａを配置することによって、板状部２２ａが上方向に変位することを禁止することができる。
規制部３０ｂは部分２６ｂ，２８ｂを備えている。規制部３０ｂは規制部３０ａと同様の構成であるので詳しい説明を省略する。
【００４７】
次に、図４〜７を用いて光学装置２の動作について説明する。図４〜７は光学装置２の概略縦断面図を示す。図４は、光学装置２に外力が作用していないときの動作図を示す。光学装置２のＤ１側の電極１０ａ，３４ａは、スイッチを介して電源のプラス側の電位に接続される。電極１６ａ，３２ａは、スイッチを介して電源のマイナス側の電位に接続される。光学装置２のＤ２側の電極１０ｂ、３４ｂ、１６ｂ、３２ｂは、はＤ１側と同様に、別の電気回路５０によって、電源に接続されている。光学装置のＤ２側は、Ｄ１側と同様の構成であるので、重複説明を省略する。
【００４８】
電気回路５０のスイッチを閉じると、可動ミラー４２と可動電極層２４の間と、可動ミラー４２と凸部１４ａの間と、可動電極層２４と基板１２との間に同じ大きさの電位差が印加される。この電位差によって、吸引力Ｆ２，Ｆ４，Ｆ６が発生する。吸引力Ｆ２は、可動ミラー４２の電極３４ａと可動電極層２４の電極３２ａとの間に発生する。吸引力Ｆ４は、可動ミラー４２の電極３４ａと凸部１４ａの電極１６ａとの間に発生する。吸引力Ｆ６は、可動電極層２４の電極３２ａと基板１２の電極１０ａとの間に発生する。
【００４９】
可動ミラー４２と可動電極層２４との電極間距離Ｌ３は、可動電極層２４と基板１２との電極間距離Ｌ１よりも小さい。吸引力（即ち静電引力）は電極間距離の２乗に反比例する。このために、同じ電位差をかけても吸引力Ｆ２は吸引力Ｆ６より大きくなる。
【００５０】
吸引力Ｆ２は可動ミラー４２の傾斜中心軸（即ち梁４２ｃ１，４０ｃ２を結ぶ軸）から距離Ｗ１の位置で発生している。吸引力Ｆ４は可動ミラー４２の傾斜中心軸から距離Ｗ２の位置で発生している。幅Ｗ１は幅Ｗ２よりも大きい。吸引力Ｆ２と吸引力Ｆ４は、電位差と電極間距離が等しいため、力の大きさは同じである。しかしながら、傾斜中心軸からの距離が吸引力Ｆ２の方が大きいために、吸引力Ｆ２の方が吸引力Ｆ４よりも大きいトルクを発生する。
【００５１】
図５は、Ｄ１側の電気回路５０によって電極対に電圧差を印加したときの光学装置２の動作図を示す。電極対の電圧差を印加すると吸引力Ｆ２，Ｆ４，Ｆ６が一斉に発生する。このうち可動電極層２４には吸引力Ｆ２，Ｆ６が作用する。吸引力Ｆ２の方が吸引力Ｆ６よりも大きいため、可動電極層２４には吸引力Ｆ２によって上方向に引き上げる力が作用する。しかし、規制部３０ａの部分２８ａの下端が板状部２２ａの上面に当接しているため、可動電極層２４は上方に変位することができない。
【００５２】
このために、電気回路５０によって電極対に電圧差を印加すると、まず吸引力Ｆ２（及び吸引力Ｆ４）によって、可動ミラー４２が可動電極層２４に近づく方向に傾斜する。吸引力Ｆ４のトルクが小さいため、主に吸引力Ｆ２の作用によって可動ミラー４２は傾斜する。可動ミラー４２の板状部３６ａ，３６ｂは、剛性の高い梁４０ａ，４０ｃで接続されているために、板状部３６ａが下方向に傾斜すると板状部３６ｂは上方向に傾斜する。
なお、可動ミラー４２は可動電極層２４に当接するまで傾斜してもよいし、当接しなくてもよい。当接した場合に電気回路５０が短絡することを禁止するために、可動ミラー４２と可動電極層２４が当接する部分のうち、少なくともどちらか一方側に絶縁体が形成されていることが好ましい。
【００５３】
図６は、図５に続く動作図を示す。可動ミラー４２は、図５の状態から吸引力Ｆ４，Ｆ６によってさらに基板１２のＤ１側に近づく方向に傾斜する。吸引力Ｆ６によって、可動電極層２４が基板１２のＤ１側に近づくように変位する。吸引力Ｆ２が発生しているために、可動電極層２４が下方に変位するのに追従して可動ミラー４２も基板１２のＤ１側に近づくように傾斜する。
可動電極層２４は、長い曲げ梁２０ａ，２０ｂを備えているために剛性が低く、柔軟に湾曲することができる。即ち、可動電極層２４を湾曲させるために大きい駆動電圧を必要としない。光学装置２では、可動電極層２４の剛性を低減することで、可動ミラー４２を傾斜させるための駆動電圧を低減することができる。
【００５４】
なお、可動電極層２４は、電極１０ａに当接するまで湾曲してもよいし、当接しなくてもよい。当接した場合に電気回路５０が短絡することを禁止するために、可動電極層２４と基板１２が当接する部分の少なくともどちらか一方側に、絶縁体が形成されていることが好ましい。
【００５５】
可動ミラー４２は、吸引力Ｆ４によっても図５の状態からさらに傾斜する。吸引力Ｆ４は、図４の状態では、傾斜中心軸からの距離が小さいためトルクが小さい。しかし、図５の状態では、図４の状態よりも可動ミラー４２と凸部１４ａとの電極間距離が小さくなるために、吸引力Ｆ４の大きさが大きくなる。このために、図５の状態の方が図４の状態よりも大きいトルクを発生させることができる。可動ミラーは、吸引力Ｆ４によっても、さらに基板１２に近づくように傾斜することができる。
図６の状態での可動ミラー４２の傾斜角度はθである。可動ミラー４２の反射膜３８ａに入射した光ビーム９４は、方向９６に反射される。
【００５６】
ここで、凸部１４ａを配置することの効果について説明する。凸部１４ａが存在しない場合には、凸部１４ａの電極１６ａの代わりに、電極１６ａに対向する基板１２上の位置に電極１１ａが形成される（図５参照）。電気回路５０に印加すると、電極３４ａと電極１１ａとの間に吸引力Ｆ８が発生する。吸引力Ｆ８は吸引力Ｆ４よりも電極間距離が大きいため、吸引力Ｆ８は吸引力Ｆ４よりも小さい。光学装置２では、凸部１４ａを配置することによって、大きい吸引力Ｆ４を得ることができる。これによって、可動ミラー４２を傾斜させるための駆動電圧を低減することができる。
【００５７】
なお、吸引力Ｆ４，Ｆ６のいずれか一方だけを発生させても図５から図６の状態に可動ミラー４２を傾斜させることができる。しかしながら、吸引力Ｆ４，Ｆ６の両方を発生させることが好ましい。吸引力Ｆ４，Ｆ６の両方を発生させることによって、吸引力Ｆ４，Ｆ６のそれぞれの大きさを小さくしても可動ミラー４２を傾斜させることができる。可動ミラー４２を傾斜させるための駆動電圧を低減することができる。
【００５８】
以下では、Ｄ１側とＤ２側の双方で得られる説明については、添え字ａ，ｂを省略して説明する。
電極３４と電極３２の対は、可動ミラー４２の自由端側を可動電極層２４に向けて吸引する吸引力を発生する。また、電極３４と電極１６の対は、可動ミラー４２の自由端側を可動電極層２４に向けて吸引する吸引力を発生する。電極対３４，３２と電極対３４,１６は、可動ミラー４２の自由端側を可動電極層２４に向けて吸引する第１アクチュエータを構成している。
また電極３２と電極１０の対は、可動電極層２４の自由端側を基板１２に向けて吸引する吸引力を発生する。また電極３４と電極１６の対は、可動電極層２４に吸引された可動ミラー４２の自由端側を基板１２に向けて吸引する吸引力を発生する。電極対３２，１０は、可動電極層２４の自由端側を基板１２に向けて吸引する第２アクチュエータの一部であり、電極対３４，１６は、可動電極層２４に吸引された可動ミラー４２の自由端側を基板１２に向けて吸引する第２アクチュエータの一部である。電極対３２，１０と電極対３４，１６が第２アクチュエータを構成している。電極対３４，１６は、第１アクチュエータと第２アクチュエータを兼用している。
【００５９】
図７は、可動ミラー４２をＤ２側に傾斜させたときの動作図を示す。光学装置２は図示しない電気回路に印加することによって、可動ミラーをＤ２側にも傾斜させることができる。このときの傾斜角度はθである。可動ミラー４２の反射膜３８ａに入射した光ビーム９４は、方向９８に反射される。
光学装置２では、Ｄ１側とＤ２側のいずれか一方側に電圧を印加することができる。Ｄ１側に傾斜させたときとＤ２側に傾斜させたときを比較すると、２θの傾斜角度変化を得ることができる。光ビーム９４の進行方向を方向９６から方向９８に大きく変えることができる。これによって、大口径レンズを使用することが可能となり、明るい画像を得ることができる。
【００６０】
本実施例の光学装置２は、可動ミラー４２と基板１２と可動電極層２４と規制部３０ａ，３０ｂを備えている。可動電極層２４によって、第１アクチュエータと第２アクチュエータの電極間距離を小さくすることができ、駆動電圧を小さくすることができる。さらに、規制部３０ａ，３０ｂによって、可動電極層２４が上方向に変位して、基板１２との間の距離が大きくなることを禁止することができる。
さらに、凸部１４ａ，１４ｂを配置することによって、可動ミラー４２と基板１２の電極間距離を小さくすることができる。これによっても駆動電圧を低減することができる。
【００６１】
本実施例の光学装置２では、電極間距離を調整することで、可動ミラー４２と可動電極層２４との間の吸引力を、可動電極層２４と基板１２との間の吸引力よりも大きくしている。これによって、可動電極層２４が可動ミラー４２よりも先に基板１２に近づく方向に変位することを禁止することができる。可動ミラー４２と可動電極層２４の電極間距離が大きくなってしまうことを禁止することができる。電極間距離を調整することで、複雑な電気回路を必要とせず、簡単な電気回路５０によって、可動電極層２４が湾曲するタイミングを制御することができる。
【００６２】
（第２実施例）
第２実施例では、光学装置４を一例として本明細書で提供する光学装置の構成を詳しく説明する。特に、規制部の構成について詳しく説明する。光学装置４の基本的な構成と動作は第１実施例の光学装置２と同様である。このために第２実施例では規制部を除く部分の構成と動作についての詳しい説明は省略する。
【００６３】
図８〜１０は光学装置４の平面図を示す。図８は光学装置４の下層（即ち基板の表面）の平面図を示す。図９は光学装置４の中間層（即ち可動電極層の層）の平面図を示す。図１０は光学装置４の上層（即ち可動ミラーの層）の平面図を示す。図１１〜１３は光学装置４の断面図を示す。図１１は図８〜１０のXI-XI線縦断面図を示す。図１２は図８〜１０のXII-XII線縦断面図を示す。図１３は図８〜１０のXIII-XIII線縦断面図を示す。
【００６４】
光学装置４は、基板６２と支持部６９と可動ミラー９２と可動電極層７４と規制部８０と電極６０ａ，６０ｂ，６６ａ，６６ｂ，８２ａ，８２ｂ，８４ａ，８４ｂとを備えている。矢印Ｄ１は光学装置４の右側を示し、矢印Ｄ２は光学装置４の左側を示す。矢印Ｄ３光学装置４の手前側を示す。Ｄ４は、光学装置４の奥側を示す。
【００６５】
図８によく示されているように、基板１２のＤ１側には電極６０ａが形成されている。基板１２のＤ２側には電極６０ｂが形成されている。基板１２は凸部６４ａ，６４ｂを備えている。図１１に示すように、凸部６４ａの上面には電極６６ａが形成されている。凸部６４ｂの上面には電極６６ｂが形成されている。支持部６９は部分６８ａ，６８ｂを備えている。
図９によく示されているように、可動電極層７４は、板状部７２ａ，７２ｂ、梁７０ａ，７０ｂ，７０ｃ１，７０ｃ２を備えている。板状部７２ａの上面には電極８２ａが形成されている。板状部７２ｂの上面には電極８２ｂが形成されている。
図１０によく示されているように、可動ミラー９２は板状部８６ａ，８６ｂと反射膜８８ａ，８８ｂと梁９０ａ，９０ｂ，９０ｃ１，９０ｃ２を備えている。板状部８６ａの下面に電極８４ａが形成されている。板状部８６ｂの下面に電極８４ｂが形成されている。
【００６６】
図１４は光学装置４の斜視図を示す。図１４は光学装置４のＤ１側を示している。光学装置４のＤ２側はＤ１側と同様であるので、省略して示している。図１４は、規制部８０を分かりやすく説明するために、可動ミラー９２等を省略して示している。図９と図１３と図１４に示されているように、規制部８０は、部分７６ａ,７６ｂ，７６ｃ，７６ｄ，７６ｅ，７６ｆとスリット７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄと突出部７８ａ，７８ｂとを備えている。部分７６ａは基板６２のＤ１側の端部から上方に高さＬ５まで伸びている（図８、図１１参照）。部分７６ｂは、基板６２のＤ２側の端部から上方に高さＬ５まで伸びている。部分７６ａ，７６ｂはＤ３−Ｄ４方向に基板６２のＤ１，Ｄ２側の端部の全体に亘る長さで伸びている。
部分７６ｃは基板６２のＤ３側の端部から上方に高さＬ６まで伸びている。部分７６ｄは基板６２のＤ４側の端部から上方に高さＬ６まで伸びている。部分７６ｃ，７６ｄはＤ１−Ｄ２方向に伸びている。高さＬ６は高さＬ５よりも低い。
【００６７】
部分７６ｃのＤ１側の端部と部分７６ａのＤ２側の端部との間にスリット７７ａが形成されている（図８、図９参照）。部分７６ｃのＤ２側の端部と部分７６ｂのＤ１側の端部との間にスリット７７ｂが形成されている。部分７６ｂのＤ１側とＤ２側にも同様にそれぞれスリット７７ｃ，７７ｄが形成されている。スリット７７ａ〜７７ｄは全て同じ形状である。図１４はスリット７７ｃの構成を示している。スリット７７ａ〜７７ｄの上側に存在する部分については以下に説明する。
【００６８】
部分７６ｅは部分７６ｃの上端（高さＬ６の位置）から高さＬ５の位置まで上方に伸びている。部分７６ｆは部分７６ｄの上端（高さＬ６の位置）から高さＬ５の位置まで上方に伸びている（図１３参照）。部分７６ｅ，７６ｆは、基板６２のＤ３，Ｄ４側の端部の全体に亘る長さをＤ１−Ｄ２方向に伸びている。部分７６ｅ、７６ｆのＤ１側の端部は部分７６ａのＤ２側の端部の上側に固定されている。部分７６ｅ，７６ｆのＤ２側の端部は部分７６ｂのＤ１側の端部の上側に固定されている。
【００６９】
スリット７７ａは部分７６ａのＤ２側の端部と部分７６ｃのＤ１側の端部と部分７６ｅの下端と基板１２とで囲まれた部分に形成されている。スリット７７ｂは、部分７６ｂのＤ１側の端部と部分７６ｃのＤ２側の端部と部分７６ｅの下端と基板１２とで囲まれた部分に形成されている。同様に部分７６ｄのＤ１側とＤ２側にもスリット７７ｃ，７７ｄが形成されている。スリット７７ｃ，７７ｄはスリット７７ａ，７７ｂと同様の構成であるので詳しい説明を省略する。
【００７０】
可動電極層７４は高さＬ６よりも低い高さを伸びている。可動電極層の板状部７２ａの４隅のそれぞれから突出部７８ａが上方に伸びている。突出部７８ａはＬ６の高さまで上方に伸びている。可動電極層の板状部７２ｂの４隅のそれぞれから突出部７８ｂが上方に伸びている。突出部７８ｂはＬ６の高さまで上方に伸びている。突出部７８ａの下端は板状部７２ａの上面に固定されている。突出部７８ｂの下端は板状部７２ｂの上面に固定されている。突出部７８ａ，７８ｂの上面は、外力が作用していないとき、部分７６ｅ，７６ｆの下端に当接している。
【００７１】
この構成によると、可動電極層７４に上方向に引き上げる力が作用しても突出部７８ａ，７８ｂの上端が部分７６ｅ，７６ｆの下端に押さえられているために可動電極層７４は上方向に変位することができない。即ち、規制部８０によって可動電極層７４が上方に変位することを禁止することができる。
【００７２】
なお、突出部７８ａ，７８ｂは板状部７２ａ，７２ｂの上面から高さＬ６まで上方に伸びていればよく、突出部７８ａ，７８ｂが配置される位置及び個数については特に限定されない。また、スリット７７ａ〜７７ｄが形成される位置及び個数についても特に限定されない。また、スリットの大きさについても特に限定されない。
例えば、スリットが基板１２のＤ１側の端部とＤ２側の端部にＤ３−Ｄ４方向に伸びていてもよい。このとき、可動電極層のＤ１側の板状部がＤ１側のスリットに挿入されていてもよい。可動電極層のＤ２側の板状部がＤ２側のスリットに挿入されていてもよい。可動電極層のＤ１，Ｄ２側の板状部においてスリットに挿入される部分（延長部と呼ぶ）にそれぞれ突出部が配置されていてもよい。このとき突出部は延長部の端部に沿ってＤ３−Ｄ４方向に間隔を空けて配置してもよい。
【００７３】
また、スリットの配置及び形状に合わせて板状部の形状を制御してもよい。例えば、スリットが基板１２のＤ１側の端部にＤ３−Ｄ４方向に間隔を空けて２つ配置されていてもよい。スリットが基板１２のＤ２側の端部にＤ３−Ｄ４方向に間隔を空けて２つ配置されていてもよい。可動電極層のＤ１側の板状部のＤ１側の端部から、Ｄ１側の各スリットの位置に合わせて２つの延長部が伸びていてもよい。Ｄ２側の板状部のＤ２側の端部から、Ｄ２側の各スリットの位置に合わせて２つの延長部が伸びていてもよい。Ｄ１，Ｄ２側の板状部の各延長部の上面に突出部がそれぞれ形成されていてもよい。
【００７４】
（第３実施例）
図１５は第３実施例の光学装置６の中間層（可動電極層の層）の平面図を示す。光学装置６は、規制部の構造が光学装置４と異なっており、その他の構造は光学装置４と同様である。このために、光学装置２と構造が同様である部分は光学装置２と同じ符号を使用し、重複説明を省略する。以下の実施例でも同様である。
光学装置６は可動電極層１７４と規制部１８０を備えている。規制部１８０は、部分１７６ａ，１７６ｂ，１７６ｃ，１７６ｄと突出部１７８を備えている。部分１７６ａ〜１７６ｄは、基板６２からＬ６の高さまで上方に伸びている。部分１７６ａは基板６２のＤ１側の端部をＤ３−Ｄ４方向に伸びている。部分１７６ｂは基板６２のＤ２側の端部をＤ３−Ｄ４方向に伸びている。部分１７６ｃは基板６２のＤ３側の端部をＤ１−Ｄ２方向に伸びている。部分１７６ｄは基板６２のＤ４側の端部をＤ１−Ｄ２方向に伸びている。
【００７５】
部分１７６ａ〜１７６ｄは連続して基板１２の周囲に存在しており、４つの隅部（直交部）を形成している。各隅部に突出部１７８が固定されている。突出部１７８はＬ６の高さを基板６２と平行な方向に可動電極層１７４の方向に向かって伸びている。外力が作用していない場合に、突出部１７８の先端側の下面は、可動電極層１７４の板状部の上面に当接している。この構成によると、可動電極層１７４に上方向に引き上げる力が作用しても、板状部の上面が突出部１７８の下面に押さえられているために可動電極層１７４は上方向に変位することができない。規制部１８０の構成によっても可動電極層１７４が上方向に変位することを禁止することができる。
【００７６】
なお、突出部１７８が配置される位置及び個数については特に限定されない。また、突出部の形状についても特に限定されない。例えば、部分１７６ａからＤ２側に伸びる突出部と、部分１７６ｂからＤ１側に伸びる突出部を配置してもよい。また、部分１７６ｃからＤ４側に伸びる突出部と、部分１７６ｄからＤ３側に伸びる突出部を、可動電極層のＤ１側とＤ２側にそれぞれ配置してもよい。
【００７７】
（第４実施例）
図１６は、第４実施例の光学装置７の上層（可動ミラーの層）の平面図を示す。光学装置７は可動ミラーの構成が光学装置４と異なっている。光学装置７は、可動ミラー１９２と部分１７７ａ，１７７ｂ，１７７ｃ，１７７ｄを備えている。可動ミラー１９２は、板状部１８６ａ，１８６ｂと梁１９０ａ，１９０ｂと反射膜１８８ａ，１８８ｂを備えている。部分１７７ａ，１７７ｂは基板６２から可動ミラー１９２の高さまで上方に伸びている。部分１７７ａは基板６２のＤ３側をＤ１−Ｄ２方向に伸びている。部分１７７ｂは基板６２のＤ４側をＤ１−Ｄ２方向に伸びている。
【００７８】
部分１７７ｃは部分１７７ａの長手方向の中心に固定されている。部分１７７ｃは、部分１７７ａに固定されている一端から、可動ミラー１９２と同じ高さを可動ミラー１９２の手前までＤ４側に伸びている。部分１７７ｄは部分１７７ｂの長手方向の中心に固定されている。部分１７７ｄは、部分１７７ｂに固定されている一端から、可動ミラー１９２と同じ高さを可動ミラー１９２の手前までＤ３側に伸びている。
【００７９】
梁１９０ａは板状部１８６ａ，１８６ｂのＤ３側をＤ１−Ｄ２方向に伸びている。梁１９０ｂは板状部１８６ａ，１８６ｂのＤ４側をＤ１−Ｄ２方向に伸びている。梁１９０ａ，１９０ｂのＤ１側の端部は板状部１８６ａのＤ１側の端部に固定されている。梁１９０ａ，１９０ｂのＤ２側の端部は板状部１８６ｂのＤ２側の端部に固定されている。梁１９０ａの長手方向の中心は、部分１７７ｃの一端に固定されている。梁１９０ｂの長手方向の中心は、部分１７７ｄの一端に固定されている。
【００８０】
この構成によると、可動ミラー１９２のＤ１側に吸引力が発生すると、梁１９０ａ，１９０ｂが柔軟にたわみ、それに伴って板状部１８６ａ，１８６ｂがＤ１側に傾斜する。Ｄ２側に吸引力が発生したときも同様である。曲げ梁１９０ａ，１９０ｂを使用しても可動ミラー１９２を傾斜させることができる。
【００８１】
なお、可動ミラー１９２に曲げ梁を配置する位置及び個数については特に限定されない。例えば、可動ミラー１９２の板状部の中心にＤ１−Ｄ２方向に伸びるトレンチを形成し、このトレンチの中に１本の曲げ梁を配置してもよい。この曲げ梁のＤ１側の端部に可動ミラー１９２のＤ１側を固定し、曲げ梁のＤ２側の端部に可動ミラーのＤ２側を固定してもよい。曲げ梁の長手方向の中心を、基板に固定されている支持部材で固定してもよい。
【００８２】
（第５実施例）
図１７は、第５実施例の光学装置８ａの中間層（可動電極層の層）の平面図を示す。光学装置８ａは、支持部と可動電極層の構成が光学装置４と異なっている。光学装置８ａは、支持部２８９と可動電極層２７４を備えている。支持部２８９は、部分２６８ａ，２６８ｂ，２６９ａ，２６９ｂを備えている。部分２６８ａ，２６９ａ，２６９ｂは、基板６２から可動電極層２７４と同じ高さまで上方に伸びている。部分２６８ｂは、部分２６８ａからさらに上方に伸びている。部分２６９ａは部分２６８ａのＤ３側の端部からさらにＤ３側に伸びている。部分２６９ｂは部分２６８ａのＤ４側の端部からさらにＤ４側に伸びている。部分２６８ａ，２６９ａ，２６９ｂは一体であるということもできる。
【００８３】
可動電極層２７４は板状部２７２ａ，２７２ｂと梁２７０ａ，２７０ｂを備えている。梁２７０ａ，２７０ｂはＤ１−Ｄ２方向に伸びている。板状部２７２ａのＤ２側の端部は、梁２７０ａ，２７０ｂのＤ１側の端部に、Ｄ３−Ｄ４方向の間隔を空けて固定されている。板状部２７２ｂのＤ１側の端部は、梁２７０ａ，２７０ｂのＤ２側の端部に、Ｄ３−Ｄ４方向の間隔を空けて固定されている。曲げ梁２７０ａの長手方向の中心は、部分２６９ａの端部に固定されている。曲げ梁２７０ｂの長手方向の中心は、部分２６９ｂの端部に固定されている。
【００８４】
この構成によると、可動電極層２７４のＤ１側に下方向に外力が作用すると、梁２７０ａ，２７０ｂのＤ１側が下方向に曲がり、それに伴って板状部２７２ａが変位する。可動電極層２７４のＤ２側も同様に変位する。光学装置８ａでは、曲げ梁２７０ａ，２７０ｂのみでも可動電極層２７４を変位させることができる。
【００８５】
なお、可動電極層２７４に配置する梁の位置及び個数については特に限定されない。例えば、曲げ梁２７０ａ，２７０ｂの外側が、基板の周囲から上方に伸びている部材に固定されていてもよい。また、例えば、可動電極層２７４の板状部２７２ａのＤ２側の端部におけるＤ３−Ｄ４方向の中心と、板状部２７２ｂのＤ１側の端部におけるＤ３−Ｄ４方向の中心とを接続する１本の曲げ梁を配置してもよい。この曲げ梁の中心を、基板から上方に伸びている支持部に固定してもよい。このとき、曲げ梁の配置に合わせて凸部の位置及び形状を調整する。
【００８６】
（第６実施例）
図１８は、光学装置８ｂの中間層（可動電極層の層）の平面図を示す。光学装置８ｂは、支持部と可動電極層の構成が光学装置４と異なっている。光学装置８ｂは、支持部３８９と可動電極層３７４を備えている。支持部３８９は部分３６８ａ，３６８ｂを備えている。部分３６８ａは、基板６２から可動電極層３７４と同じ高さまで上方に伸びている。部分３６８ｂは部分３６８ａからさらに上方に伸びている。
【００８７】
可動電極層３７４は、板状部３７２ａ，３７２ｂと、梁３７０ｃ１，３７０ｃ２，３７０ｃ３，３７０ｃ４と、梁３７０ａ１，３７０ａ２，３７０ｂ１，３７０ｂ２を備えている。梁３７０ｃ１〜３７０ｃ４は、Ｄ３−Ｄ４方向に伸びている。梁３７０ｃ１と梁３７０ｃ３は同一線上に伸びている。梁３７０ｃ２と梁３７０ｃ４は同一線上に伸びている。梁３７０ｃ１と梁３７０ｃ３は、梁３７０ｃ２と梁３７０ｃ４のＤ１側を、Ｄ１−Ｄ２方向に間隔を空けて伸びている。梁３７０ｃ１と梁３７０ｃ２のＤ４側の端部は、部分３６８ａのＤ３側の端部に固定されている。梁３７０ｃ３と梁３７０ｃ４のＤ３側の端部は、部分３６８ａのＤ４側の端部に固定されている。
【００８８】
梁３７０ａ１，３７０ａ２，３７０ｂ１，３７０ｂ２はＤ１−Ｄ２方向に伸びている。梁３７０ａ１は、梁３７０ｃ１のＤ３側の端部に固定されており、Ｄ１側に伸びている。梁３７０ａ２は、梁３７０ｃ２のＤ３側の端部に固定されており、Ｄ２側に伸びている。梁３７０ｂ１は、梁３７０ｃ３のＤ４側の端部に固定されており、Ｄ１側に伸びている。梁３７０ｂ２は、梁３７０ｃ４のＤ４側の端部に固定されており、Ｄ２側に伸びている。
板状部３７２ａのＤ２側の端部は、梁３７０ａ１，３７０ｂ１のＤ１側の端部に固定されている。板状部３７２ｂのＤ１側の端部は、梁３７０ａ２，３７０ｂ２のＤ２側の端部に固定されている。
【００８９】
この構成によると、可動電極層３７４のＤ１側に下方向に外力が作用すると、梁３７０ｃ１，３７０ｃ３はＤ１側に捻じれ、梁３７０ａ１，３７０ｂ１はＤ１側の端部がそれぞれ下方向に湾曲する。これに伴って板状部３７２ａが下方向に傾斜する。可動電極層３７４のＤ２側も同様に変位する。光学装置８ｂでは、捻じり梁３７０ｃ１，３７０ｃ３のみでも可動電極層３７４を変位させることができる。あるいは、捻じり梁３７０ｃ２，３７０ｃ４のみでも可動電極層３７４を変位させることができる。また、Ｄ１側とＤ２側とにそれぞれ独立した梁を配置することによって、可動電極層３７４のＤ１側に変位する部分と、Ｄ２側に変位する部分とを独立させている。これによって、例えば可動電極層３７４のＤ１側が変位するときに、Ｄ２側の梁及び板状部の影響を受けない。Ｄ１側とＤ２側とを独立して変位させることで、柔軟性を向上させることができ、駆動電圧を低減することができる。
【００９０】
（第７実施例）
図１９は、第７実施例の光学装置９の概略縦断面図を示す。光学装置９は、規制部の構造と図示しない電気回路の構成が、光学装置４と異なっている。光学装置９では、吸引力（静電引力）を用いて、可動電極層５７４が上方に変位することを禁止する。光学装置９は、基板５６２と可動電極層５７４と可動ミラー５９２を備えている。光学装置９のＤ２側の構成はＤ１側の構成と同様である。このために、Ｄ１側の構成の説明を行ない、Ｄ２側の重複説明を省略する。基板５６２はＤ１側に凸部５６４ａを備えている。凸部５６４ａの上面には電極５６６ａが形成されている。可動電極層５７４は、Ｄ１側に板状部５７２ａを備えている、板状部５７２ａの上面には電極５８２ａが形成されている。可動ミラー５９２のＤ１側の上面に反射膜５８８ａが形成されている。可動ミラー５９２のＤ１側の下面に電極５８４ａが形成されている。
【００９１】
光学装置９の場合、可動ミラー５９２が可動電極層５７４に当接するまで（又は十分に近づくまで）凸部５６４ａの電極５６６ａと可動電極層５７４の電極５８２ａとの間に吸引力Ｆ１０を発生させることができる。例えば、電極５８２ａに印加する電圧の極性と、電極５８４ａと電極５６６ａに印加する電圧の極性を逆にすると、吸引力Ｆ１０と吸引力Ｆ１３を発生させることができる。このとき、吸引力Ｆ１０によって、可動電極層５７４が上方向に変位することを禁止することができる。吸引力Ｆ１３によって可動ミラーが下方に吸引される。このとき、電極５８４ａと電極５６６ａの間に反発力が作用するが、その反発力は可動ミラー５９２の傾斜中心軸までの距離が短い点に作用するので、可動ミラー５９２のＤ１側を上方に傾斜させるトルクとしては小さい。吸引力Ｆ１３によるトルクによって可動ミラー５９２のＤ１側は下方に傾斜する。
可動ミラー５９２が可動電極層５７４に当接すると、吸引力Ｆ１０を解除することが好ましい。これによって、吸引力Ｆ１０が可動ミラー５９２と可動電極層５７４がさらに基板５６２側に近づく方向に変位することを妨げない。
【００９２】
また、吸引力Ｆ１０を解除した後に、電極５６６ａと電極５８４ａに加える電圧の極性を異ならせ、基板５６２と可動ミラー５９２の間に吸引力Ｆ１２を発生させてもよい。これによって、吸引力Ｆ１２によって可動ミラー５９２を基板５６２に近づく方向に傾斜させることができる。
【００９３】
なお、可動電極層５７４の電極５８２ａとの間に吸引力Ｆ１０を発生させる固定電極（光学装置９では電極５６６ａ）の位置は特に限定されない。この固定電極は、可動電極層５７４の近傍に存在しており、かつ、可動電極層５７４と同じ高さ又は可動電極層よりも下方に存在していればよい。例えば、凸部５６４ａとは別の凸部が可動電極層５７４の近傍に存在し、その上面に電極５６６ａが形成されていてもよい。
【００９４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】第１実施例の光学装置の縦断面図を示す。
【図２】第１実施例の光学装置の一部の斜視図を示す。
【図３】第１実施例の光学装置の一部の斜視図を示す。
【図４】第１実施例の光学装置の動作原理を模式的に示す。
【図５】第１実施例の光学装置の動作原理を模式的に示す。
【図６】第１実施例の光学装置の動作原理を模式的に示す。
【図７】第１実施例の光学装置の動作原理を模式的に示す。
【図８】第２実施例の光学装置の平面図を示す。
【図９】第２実施例の光学装置の平面図を示す。
【図１０】第２実施例の光学装置の平面図を示す。
【図１１】第２実施例の光学装置の縦断面図を示す。
【図１２】第２実施例の光学装置の縦断面図を示す。
【図１３】第２実施例の光学装置の縦断面図を示す。
【図１４】第２実施例の光学装置の一部の斜視図を示す。
【図１５】第３実施例の光学装置の平面図を示す。
【図１６】第４実施例の光学装置の平面図を示す。
【図１７】第５実施例の光学装置の平面図を示す。
【図１８】第６実施例の光学装置の平面図を示す。
【図１９】第７実施例の光学装置の縦断面図を示す。
【符号の説明】
【００９６】
２：光学装置
１０ａ，１０ｂ；電極
１２：基板
１４ａ，１４ｂ：凸部
１６ａ，１６ｂ：電極
１９：支持部
２４：可動電極層
３０ａ，３０ｂ：規制部
３２ａ，３２ｂ：電極
３４ａ，３４ｂ：電極
３８ａ，３８ｂ：反射膜
４２：可動ミラー
【図１】
2010039033.tif 000003
【図２】
2010039033.tif 000004
【図３】
2010039033.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010039033.tif 000007
【図６】
2010039033.tif 000008
【図７】
2010039033.tif 000009
【図８】
2010039033.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010039033.tif 000012
【図１１】
2010039033.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2010039033.tif 000015
【図１４】
2010039033.tif 000016
【図１５】
2010039033.tif 000017
【図１６】
2010039033.tif 000018
【図１７】
2010039033.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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